FKMTF Indonesia

Material Magnetik Untuk Motor Lebih Bertenaga

Adalah Michael Faraday yang melahirkan penemuan tentang konsep dasar dari sebuah motor induksi. Pada tahun 1821 Faraday mendemonstrasikan eksperimen dari perputaran kawat pada orbit di sekitar elektromagnetik.

Hingga 70 tahun berikutnya, para peneliti dan peruahaan besar berlomba-lomba untuk mengembangkan eksperimen Faraday untuk menemukan motor induksi yang baru. Nama-nama para penemu tersebut yaitu Joseph Henry, Wener Siemens, Nikola Tesla, Charles Bradley, dan George Westinghouse.

Hingga saat ini, motor induksi telah berkembang dengan sangat cepat seiring dengan meningkatnya perkembangan mobil listrik. Baru-baru ini, para peneliti di Departemen Ilmu dan Teknik Material Universitas Carneige Mellon sedang meneliti bahan magnetik lunak untuk membuat perubahan besar pada motor. Melalui sintesis metal amorphous nanocomposite materials (MANCs), tujuan mereka adalah membuat motor yang lebih kecil dengan tenaga yang lebih besar.

“Tenaga yang dihasilkan motor bergantung pada kecepatannya,” kata Profesor MSE Michael McHenry. “Ketika anda memutar motor pada kecepatan tinggi, bahan material akan beralih pada frekuensi yang lebih tinggi. Banyak baja magnet, yang sebagian besar menjadi bahan untuk pembuatan motor sekarang, kehilangan daya pada frekuensi yang lebih tinggi karena panas.”

Saat ini sebagian besar motor biasanya terbuat dari baja silikon. MANCs menyediakan alternatif dari baja silikon karena resistivitas yang dimilikinya lebih tinggi, bahan ini tidak akan menghasilkan panas yang terlalu tinggi sehingga dapat berputar dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi.

“Sebagai hasilnya, anda dapat mengecilkan ukuran motor dengan kepadatan daya yang dihasilkan atau membuat motor dengan ukuran yang sama dengan ukuran yang lebih tinggi.

Gambar rotor dan stator pada motor. Bagian abu-abu mewakili di mana MANCs digunakan, dan biru mewakili magnet permanen. Sumber: Sekolah Tinggi Teknik

 

Kelompok McHenry, bekerja sama dengan Laboratorium Teknologi Energi Nasional (NETL),Pusat Penelitian Glenn NASA dan Universitas Negeri North Carolina, merancang motor 2,5 kilowatt yang beratnya kurang dari 2,5 kilogram. Baru-baru ini, mereka telah membandingkan 6.000 rotasi per menit dan akan membangun yang lebih besar yang akan berputar lebih cepat. Desain yang didanai oleh Departemen Energi (DOE) Advance Manufacturing Office, menggabungkan magnet permanen dengan MANCs.

“Akhirnya kita bisa beranjak ke kecepatan yang lebih tinggi dan kekuatan yang lebih tinggi dengan desain ini,” kata McHenry. “Saat ini kami sedang melakukan benchmark motor yang lebih kecil, dan kemudian kami akan mencoba dan membangun yang lebih besar. Motor menguasai ruang angkasa, kendaraan, dan bahkan aplikasi penyedot debu – motor penting dalam sejumlah aplikasi. Secara agregat, motor mewakili besar penggunaan daya listrik, sehingga mereka adalah satu area di mana efisiensi dapat membuat perbedaan besar.”

Untuk mensintesis bahan MANC, McHenry dan timnya dengan cepat memadatkan logam cair sekitar satu juta derajat per detik. Karena mereka bekerja pada skala lab, mereka melihat 10 gram sampel dan menyaringnya untuk mengetahui sifat magnetiknya. Melalui berbagai kemitraan dengan mitra lembaga penelitian dan industri, mereka dapat mengambil MANC ini dan meningkatkan proses fabrikasi untuk diaplikasikan di dunia nyata.

Kelompok dan kolaborator McHenry adalah sedikit dari beberapa yang menunjukkan pentingnya penggunaan MANC pada motor. Desain yang mereka buat menggunakan bahan yang dipatenkan sendiri – kombinasi besi dan kobalt, dan besi dan nikel, dicampur dengan pembentuk kaca. MANC yang efisien juga memungkinkan penggunaan magnet permanen berbiaya lebih rendah, yang tidak memerlukan bahan material yang langka dalam desain motor.

 

 

 

 

 

Referensi:

https://www.cmu.edu/news/stories/archives/2018/december/magnetic-materials-power-motors.html

https://www.controleng.com/articles/innovations-in-electric-motor-technology-the-first-100-years

 

Add comment